Разработването на отделни цикли на лиофилизиране за всяка формулировка или продукт е жизненоважно за осигуряване на оптимални условия на лиофилизация и високо качество на продукта.

мащабиране

Дизайнът на цикъла на всеки етап от процеса на сушене чрез замразяване (замразяване, първично сушене и вторично сушене) се влияе от температурата на продукта до възможностите на оборудването. Манипулирането на условията на цикъла и наблюдението на параметрите в рамките на сушилня за замразяване би било доста полезно за ефективността и възпроизводимостта. Фокусът в тази статия е върху това как данните за формулирането могат да бъдат използвани за създаване на оптимални цикли на сушене чрез замразяване за продукт, базиран на уникални инструменти и технологии за аналитична технология (PAT), налични във водещата сушилня за замразяване за развитие на цикъла, SP Scientific's LyoStar TM 3.

Необходими са редица пилотни опити, за да се разработят приемливи рецепти за всеки продукт в началото на дизайна на цикъла на замразяване. Няколко критерия бяха оценени въз основа на параметри, като външния вид на изсушения продукт, времето за разтваряне, съдържанието на остатъчна влага и стабилността на активната съставка. Понякога дори една и съща рецепта за лиофилизиране се използва за много продукти в различни формати.

На търговско ниво прекомерното време на сушене възпрепятства производителността и има дълбок и драматичен икономически ефект върху разходите, колкото по-дълго продуктът прекарва в сушилнята за замразяване. Поради технологичния напредък, развитието на цикъла анализира и комбинира данни за различни технологични параметри за ефективност.

Иновативният LyoStar 3 използва много иновативни PAT инструменти в един инструмент и патентован софтуер, дефинирайки няколко условия за сушене на продукта и комбинирайки данни с други аналитични инструменти. С технологията SMART TM за замразяване, LyoStar 3 дава възможност за дефиниране на набор от „параметри на рамката“, автоматично регулира температурата на рафта и след това избира налягането в камерата, така че да се постигне и контролира необходимия температурен профил на продукта.

Разтворът SMARTer за оптимално сушене чрез замразяване

Технологията на LyoStar SMART TM за замразяване е базирана на манометрично измерване на температурата (MTM), като и двете вече са най-ценните PAT инструменти за лабораторно подобрено разбиране на продукти и процеси. MTM е измерване на повишаване на налягането, при което камерата е изолирана от кондензатора за 25 секунди. Данните за повишаване на налягането се записват във файл и след това суровите данни се приспособяват към нелинейния модел на регресия („MTM уравнение“). От това се получават всички други атрибути на жизненоважния процес.

Алтернатива на MTM е LyoFlux200 регулируемият диоден абсорбционен спектроскоп (TDLAS) (Фигура 1), който е базиран на инфрачервена (NIR) PAT инструмент, който измерва скоростта на газа и концентрацията на водни пари в свързващата макара (канал) камерата и кондензатора. Използване на лазерни диоди с оптични предаватели и приемници, инсталирани на макарата, потока на парата в линия и онлайн.

Фигура 1: LyoFlux TM: Сензор за масов дебит на водните пари с регулируема диодна лазерна спектроскопия (TDLAS). Кредит за изображение: SP Scientific

LyoFlux200 може да измерва и изчислява въз основа на скоростта на водната пара и концентрацията на водната пара, масовия дебит (dm/dt) в макара. Стационарният трансфер на топлина и маса допринася за изчисляването на температурата на продукта, устойчивостта и т.н., а LyoFlux200 предоставя сравнима информация за MTM от ранния етап до производственото оборудване.

Едно от най-големите предизвикателства на лиофилното сушене е неконтролираното зародиш в резултат на стохастичния характер на зародиша на лед и съответната променливост на температурите на зародиш. Температурата на зародиш диктува размера на порите на ледените кристали - колкото по-топла е температурата на зародиш, толкова по-големи са ледените кристали. Големите кристали лед оставят, веднъж сублимирани, големи пори зад тортата, които налагат по-малко съпротивление на потока водни пари по време на първичното сушене. Това обикновено спестява значително време на процеса. За разлика от това, неконтролираното нуклеиране генерира малки до междинни пори в тортата, които не са толкова желани.

Технологията на SP Scientific’s Controlled Nucleation (CN) (ControLyo TM - Фигура 2), предлагана като част от LyoStar 3, преодолява ограниченията на неконтролираното нуклеиране, създавайки по-малко желани малки до междинни пори в тортата. С инертен газ като азот или аргон, ControLyo включва налягане в камерата на сушилнята, последвано от бързо разхерметизиране на камерата, предизвиквайки незабавно нуклеиране във всички флакони на партидата при възможно най-високата температура. Така се получават възможно най-големите ледени кристали. Експертите по лиофилно сушене предвиждат, че повечето от новоразработените цикли на лиофилно сушене ще включват контролиран етап на зародиш през следващите десет години (Int. J Pharm. 450 (1–2): 70–78).

Фигура 2: Изобразяване на ефекта от размера на ледените кристали върху ефективността на процеса на лиофилизиране. Кредит за изображение: SP Scientific

Надежден софтуерен пакет може да комбинира всички данни, генерирани с помощта на PAT инструментите. SP Scientific’s LyoS 2.0 осигурява гъвкавост на процесите, защита на данните и лекота на използване за разработване на цикъл.

Тази концепция е разширена до софтуер за производствено оборудване за по-лесно управление на процесите на сравними платформи. Това се вписва добре с целта на SP Scientific да осигури набор от инструменти (технологии и оборудване) Line of Sight TM, които могат да позволят по-добър трансфер през оборудване при мащабиране за търговско развитие.

Функцията за експортиране на данни в MS Excel може също да комбинира данните на LyoStar 3 с други набори от данни, получени от други PAT инструменти за строг анализ.

Капацитетен манометър, монтиран на кондензатора, позволява наблюдение на разликата в налягането между камерата и кондензатора. Следователно приближаването на масовия дебит може да бъде завършено, използвайки този инструмент като инструмент за отстраняване на неизправности.

Има до 16 стандартни термодвойки, където обикновено потребителят може да получи само 4-6 в LyoStar 3. LyoStar 3 използва и най-добрите отраслови практики, като инструмент за наблюдение на конвергенция Pirani и капацитетен манометър, определяне на барометрична крайна точка и повишаване на налягането при поискване при оценката на първичното завършване на сушенето.

Процесът на развитие на цикъла

За развитието на цикъла в LyoStar 3 е най-добре да започнете с консервативни ниски температури на рафта и умерени процедури под налягане със стъпкови промени с голям запас на безопасност. По този начин има опорна точка за качествата на продуктите за бъдещи цикли на развитие.

Следователно оптимизацията започва с 2-3 цикъла, при които се променят само условията на замразяване, след това първично сушене (различно налягане в камерата и температури на рафта) и накрая, когато са дефинирани условията на замразяване и първично сушене, се оптимизират вторичните условия на сушене, което вероятно изисква 6– 8 цикъла с помощта на различни PAT инструменти (вижте фигура 3).

Фигура 3: Илюстрация за възвръщаемост на инвестициите (ROI) на усилията за развитие, използващи конвенционален метод срещу SMART технология. Кредит за изображение: SP Scientific

В подхода Quality by Design (QbD), в наши дни компаниите често оценяват „пространството за проектиране“ или „устойчивостта“ на даден цикъл и броят на циклите може да се утрои без инструментите PAT. Това създава пространство за проектиране с дефинирани набори от експлоатационни компоненти, необходими за поддържане на последователността на партидите и води до това, че продуктът е с предварително дефинирано качество. Това може да изисква допълнителни 4-5 цикъла за изпълнение.

Фигура 4: LyoStar TM 3 с екстрактор за проби Theif TM. Кредит за изображение: SP Scientific

Последната стъпка в развитието е да се увеличи до „пълно натоварване“. До 200 флакона могат да се използват за разработване на цикъл за един продукт, който се нуждае от минимална площ на рафта от 0,1-0,5 m 2. Позволявайки лабораторната стабилност и пробите за разработване на аналитични методи да бъдат създадени в една партида, стандартният LyoStar 3 може да включва 3 или 4 рафта, съдържащи около 240 флакона от 10 ml на рафт, което позволява развитието на цикъла на един рафт и следващите по-големи партиди до 720 (3 рафта) или 960 (4 рафта) 10 ml флакони.

Избор на най-доброто оборудване

Хенинг Гизелер, GILYOS (Германия), използва различни поколения LyoStar за разработване и оптимизиране на цикъла през последните 15 години. В скорошно интервю д-р Гизелер заяви, че „LyoStar 3, оборудван с такава комбинация от висококачествени, високо иновативни PAT инструменти, е просто най-доброто оборудване за лиофилизиране, което можете да получите! Можем да разрешим няколко проблема с широкомащабни цикли, използвайки LyoStar 3, само защото можем да анализираме условията на сушене чрез замразяване, като разполагаме с този „оркестър“ от PAT инструменти. Специалните PAT инструменти, MTM и TDLAS, са дори достатъчно чувствителни, за да позволят мониторинг на нетипични продуктови формати, малки обеми в микролитрови плочи или капилярни тръби. "

Заключение

Намаляването на времето на цикъла и следователно на разходите при сушене чрез замразяване е жизненоважна цел при разработването и оптимизирането на цикъла, а SP Scientific LyoStar 3 включва SMART-MTM технология, auto-MTM и LyoF1ux200 PAT инструменти и технология ControLyo TM за контрол зародиш на лед. Това позволява оптимално развитие на цикъла на сушене чрез замразяване и намалява времето за сушене.

Наборът от инструменти на SP Scientific Line of Sight е оптимален за увеличаване и намаляване на развитието на продукта. Намаляването също е честа нужда от лиофилизиране, напр. ако „производствените проблеми“ в голям мащаб изискват отстраняване на неизправности (искате да имитирате ситуацията в голям мащаб, да идентифицирате проблема и да го разрешите).

LyoStar също може да бъде от полза при разрешаването на тези мащабни проблеми със съвместими технологии и PAT инструменти. Мощната комбинация от оборудване и софтуер на SP Scientific позволява на учените от научноизследователската и развойна дейност да натрупват ценни и критични параметри на процеса и продукта, за да оптимизират всички етапи на сушене чрез замразяване.

Относно SP Scientific Products

SP Scientific е синергичната колекция от добре познати, утвърдени и високо ценени марки научно оборудване - VirTis, FTS Systems, Hotpack, Hull, Genevac, PennTech и наскоро i-Dositecno - присъединени, за да създадат една от най-големите и най-опитните компании в лиофилизацията/лиофилизацията, производствените линии за пълнене и довършване, центробежното изпаряване и концентрация, контрол на температурата/термично управление, шайби за стъклени съдове и контролирана среда.

Повече от доставчик на научно оборудване, SP Scientific представлява марки, които се отличават чрез цялостно подпомагане на клиентите при съпоставянето на оборудването с конкретни нужди на приложението. Fortune 500, фармацевтични, космически, автомобилни, медицински изделия, диагностичен комплект и биотехнологични компании - както и държавни институции, университети и колежи, са сред организациите, обслужвани ежедневно.

SP Scientific е част от SP Industries, Inc., водещ дизайнер и производител на модерно лабораторно оборудване, фармацевтични производствени решения, лабораторни материали и инструменти и специални стъкларски изделия. Продуктите на SP подпомагат изследванията и производството на различни пазари на крайни потребители, включително фармацевтични, научни изследвания, индустриални, въздухоплавателни, полупроводникови и здравни грижи.

Трите водещи марки на SP - SP Scientific, SP Scienceware и SP Ableware - представляват над 400 комбинирани години опит, качество и иновации. Със седалище в Уорминстър, Пенсилвания, SP Industries има производствени мощности в САЩ и Европа и предлага световна мрежа за продажби и услуги с пълна продуктова поддръжка, включително обучение и техническа помощ.

Политика за спонсорирано съдържание: News-Medical.net публикува статии и свързано съдържание, което може да бъде получено от източници, в които имаме съществуващи търговски отношения, при условие че такова съдържание добавя стойност към основния редакционен дух на News-Medical.Net, който е да образова и информира сайта посетители, заинтересовани от медицински изследвания, наука, медицински изделия и лечения.

Цитати

Моля, използвайте един от следните формати, за да цитирате тази статия във вашето есе, доклад или доклад:

SP Scientific Products. (2020, 04 септември). Развитие и мащабиране на лиофилизационните цикли. Новини-Медицински. Получено на 11 декември 2020 г. от https://www.news-medical.net/whitepaper/20191212/Development-and-Scaling-of-Lyophilization-Cycles.aspx.

SP Scientific Products. „Развитие и мащабиране на лиофилизационните цикли“. Новини-Медицински. 11 декември 2020 г. .